Устройство для измерения температуры



Владельцы патента RU 2562002:

Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области измерения температур. Устройство для измерения температуры, содержит две встречно включенные измерительную и дополнительную термопары. Дополнительная термопара снабжена последовательно включенными источником стабилизированного напряжения и делителем напряжения, образованным сопротивлением и реохордом. Обе термопары присоединены к мостовой потенциометрической схеме с усилителем разбаланса, первый и второй выходы которого соединены соответственно с реохордом делителя напряжения и измерительным реохордом мостовой потенциометрической схемы. Устройство также дополнительно содержит последовательно соединенные делитель частоты, двоичный умножитель частоты и реверсивный счетчик импульсов, а также генератор управляемой частоты и четыре цифровых управляемых сопротивления (ЦУС). Первое и второе ЦУС включены последовательно в цепь делителя напряжения второй термопары, а третье и четвертое ЦУС - последовательно с измерительным реохордом мостовой потенциометрической схемы. Кодовые входы первого и третьего ЦУС, а также второго и четвертого ЦУС объединены и соединены соответственно с прямыми и инверсными выходами реверсивного счетчика импульсов, вычитающий вход которого связан с частотно-импульсным выходом устройства и двоичным умножителем частоты. Технический результат - повышение быстродействия и надежности устройства. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области измерения температур.

Известны устройства для измерения температуры с термопарами, присоединенными к мостовой потенциометрической схеме с усилителем разбаланса и следящим электродвигателем (М.В. Кулаков. Технологические измерения и приборы. - М.: Машиностроение, 1974, 464 с.).

Недостатком этих устройств является отсутствие компенсации погрешности от нелинейности характеристик термопар во всем диапазоне температур и низкое быстродействие.

Известно также устройство для измерения температуры - наиболее близкое по технической сущности к предлагаемому изобретению, содержащее две встречно включенные термопары, одна из которых снабжена дополнительным делителем напряжения, обе термопары присоединены к мостовой потенциометрической схеме с усилителем разбаланса и следящим электродвигателем, а также источник стабилизированного напряжения, включенный в цепь делителя напряжения встречно термопаре (Авт.свид. СССР №498512, G01K 7/02, Бюл. №1 от 05.01.76).

Недостатком этого устройства является также низкое быстродействие работы из-за инерционности электродвигателя.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение быстродействия и надежности устройства.

Технический результат достигается тем, что устройство для измерения температуры, содержащее две встречно включенные измерительную и дополнительную термопары, при этом дополнительная термопара снабжена последовательно включенными источником стабилизированного напряжения и делителем напряжения, образованным сопротивлением и реохордом, обе термопары присоединены к мостовой потенциометрической схеме с усилителем разбаланса, первый и второй выходы которого соединены соответственно с реохордом делителя напряжения и измерительным реохордом мостовой потенциометрической схемы, дополнительно содержит последовательно соединенные делитель частоты, двоичный умножитель частоты и реверсивный счетчик импульсов, а также генератор управляемой частоты, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов, а вход - с выходом усилителя разбаланса, четыре цифровых управляемых сопротивления (ЦУС), причем первое и второе ЦУС включены последовательно в цепь делителя напряжения второй термопары, а третье и четвертое ЦУС - последовательно с измерительным реохордом мостовой потенциометрической схемы, при этом кодовые входы первого и третьего ЦУС, а также второго и четвертого ЦУС объединены и соединены соответственно с прямыми и инверсными выходами реверсивного счетчика импульсов, вычитающий вход которого связан с частотно-импульсным выходом устройства и двоичным умножителем частоты, на первую группу входов которого поступает сигнал с делителя частоты, а вторая группа входов двоичного умножителя частоты подключена к прямым выходам реверсивного счетчика и к кодовому выходу устройства.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит измерительную термопару 1, дополнительную термопару 2, постоянный резистор 3, реохорд 4, источник стабилизированного напряжения 5, цифровые управляемые сопротивления (ЦУС) 6, 7, 8 и 9, мостовую потенциометрическую схему 10, усилитель разбаланса 11, генератор управляемой частоты (ГУЧ) 12, реверсивный счетчик импульсов (PC) 13, двоичный умножитель частоты 14, делитель частоты 15.

Назначение цифровых управляемых сопротивлений 6, 7, 8 и 9, генератора управляемой частоты 12, реверсивного счетчика импульсов 13, двоичного умножителя частоты 14 и делителя частоты 15 понятны из их названий.

К измерительной термопаре 1 встречно подключена дополнительная термопара 2 с делителем напряжения, образованным сопротивлением 3, реохордом 4 и ЦУС 6 и 7. Между дополнительной термопарой 2 и сопротивлением 3 включен источник стабилизированного напряжения 5 встречно термопаре 2. В измерительную диагональ мостовой потенциометрической схемы 10 последовательно с измерительным реохордом включены ЦУС 8 и 9. Измерительный реохорд схемы 10 и реохорд 4 подключены к усилителю разбаланса 11, выход которого через последовательно соединенный ГУЧ 12 соединен с суммирующим входом PC 13, вычитающий вход которого связан через последовательно соединенные двоичный умножитель частоты 14 и делитель частоты 15 с опорной частотой F0, при этом прямые выходы PC 13 подключены к входам ЦУС 9 и 6 и ко второй группе входов двоичного умножителя частоты 14, а инверсные выходы PC 13 связаны с входами ЦУС 7 и 8. Выходы делителя частоты 15 соединены с первой группой входов двоичного умножителя частоты 14.

Устройство для измерения температуры работает следующим образом.

Усилитель разбаланса 11 сравнивает напряжение измерительного реохорда 4 с разностью термо-э.д.с. измерительной термопары 1 и части термо-э.д.с. дополнительной термопары 2. Усиленное напряжение разбаланса подается на ГУЧ 12, подключенный к суммирующему входу PC 13. PC 13 двоичным кодом со своих прямых выходов управляет частотой двоичного умножителя 14, на первую группу входов которого поступают импульсы от делителя частоты 15. PC 13 также двоичным кодом со своих прямых выходов изменяет сопротивление ЦУС 6 и 9 в одном направлении, а обратным двоичным кодом с инверсных выходов - ЦУС 7 и 8 в обратном направлении. В результате сумма сопротивлений ЦУС 8 и 9, а также ЦУС 6 и 7 остается постоянной, но потенциалы ползунков реохорда 4 и измерительной диагонали мостовой потенциометрической схемы 10 изменяются.

Таким образом, частота следования импульсов на выходе двоичного умножителя частоты 14 прямо пропорциональна прямому коду PC 13, что позволяет получать выходной сигнал устройства для измерения температуры в цифровом виде Nвых (прямой код со счетчика 13) или в частотно-импульсной форме Fвых.

Выходной код устройства имеет разрядность n, такой же разрядности должны быть выходы PC, входы умножителя частоты, выходы делителя частоты, кодовые входы цифровых управляемых сопротивлений. Разрядность n определяет точность измерения температуры.

Следящая система автоматического регулирования с высокими точностью и быстродействием обеспечивает измерение температуры, при этом значительно увеличивается надежность работы устройства по сравнению с прототипом в связи с исключением электромеханических преобразователей в устройстве (реверсивного электродвигателя, реохордов с перемещающимися трущимися ползунками и их приводов).

Устройство для измерения температуры, содержащее две встречно включенные измерительную и дополнительную термопары, при этом дополнительная термопара снабжена последовательно включенными источником стабилизированного напряжения и делителем напряжения, образованным сопротивлением и реохордом, обе термопары присоединены к мостовой потенциометрической схеме с усилителем разбаланса, первый и второй выходы которого соединены соответственно с реохордом делителя напряжения и измерительным реохордом мостовой потенциометрической схемы, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит последовательно соединенные делитель частоты, двоичный умножитель частоты и реверсивный счетчик импульсов, а также генератор управляемой частоты, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов, а вход - с выходом усилителя разбаланса, четыре цифровых управляемых сопротивления (ЦУС), причем первое и второе ЦУС включены последовательно в цепь делителя напряжения второй термопары, а третье и четвертое ЦУС - последовательно с измерительным реохордом мостовой потенциометрической схемы, при этом кодовые входы первого и третьего ЦУС, а также второго и четвертого ЦУС объединены и соединены соответственно с прямыми и инверсными выходами реверсивного счетчика импульсов, вычитающий вход которого связан с частотно-импульсным выходом устройства и двоичным умножителем частоты, на первую группу входов которого поступает сигнал с делителя частоты, а вторая группа входов двоичного умножителя частоты подключена к прямым выходам реверсивного счетчика и к кодовому выходу устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для осуществления мониторинга измерения температуры в труднодоступных местах и в средах. Согласно заявленному способу используют термопару 1 с твердой оболочкой 2 на рабочем спае 3, выполненную из плавкого вещества, с температурой плавления, соответствующей условию: tпл.п.в=(0,0001-0,6)tпл.ис.ср, где tпл.п.в - температура плавления плавкого вещества оболочки, °C; tпл.ис.cp - температура плавления исследуемой среды, °C. При этом в формовочную смесь литейной формы вводят термопару 1 с оболочкой 2 в зону замера температуры чугуна отливки до контакта поверхности оболочки 2 с поверхностью исследуемой среды, а съем информации ведут в процессе монотонного изменения физического состояния исследуемой среды.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для проведения температурных измерений. Устройство для измерения температуры содержит мост, собранный на резисторах R1, R2, R3, R4, питаемый от источника стабилизированного напряжения Uстаб (точки b, c).

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в процессе измерения температуры объекта. Заявлен электрический штекерный соединитель для контактирования с ответным штекерным соединителем и для электрического подключения по меньшей мере одного первого и одного второго проводника термоэлемента, включающий по меньшей мере одно проводящее электрический ток первое и второе контактное средство.
Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для изготовления термопар. Согласно заявленному способу перед изготовлением термопары готовят два проводника из разных сплавов диаметром 0,3 мм.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при проведении термометрических измерений. Заявлены термоэлектрическая система, способ гашения колебаний термоэлектрической системы и компрессор, содержащий указанную термоэлектрическую систему.

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано при наземных испытаниях элементов летательных аппаратов. Устройство для измерения разности температур содержит два встречно включенных термоприемника 1 и 2, находящихся при температурах t1 и t2 в контролируемой среде, усилитель 3, делитель напряжения 4 из последовательно соединенных резисторов 5-9.

Изобретение относится к области температурных измерений и может быть использовано для определения скорости изменения температуры среды. Частотно-импульсный измеритель скорости изменения температуры содержит дифференциальную термопару 1 из термопар 2 и 3 с различными постоянными времени, усилитель 4, электронный ключ 5 с запоминающей емкостью 6 на выходе.

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры быстропротекающих высокотемпературных процессов в газодинамике. Устройство содержит термопару в металлическом корпусе, рабочий спай которой расположен внутри защитного наконечника, выступающего за пределы корпуса.

Группа изобретений относится к передатчикам параметров процесса, используемым в системах управления технологическими процессами и мониторинга. Передатчик (10) параметров процесса для измерения температуры производственного процесса включает в себя первый электрический соединитель (1), сконфигурированный с возможностью соединения с первым проводом термопары, при этом первый электрический соединитель (1) включает в себя первый электрод (1A) и второй электрод (1B).

Изобретение относится к технике измерения физической температуры объекта с помощью термопары и может быть использовано в области температурных измерений с использованием термопар, в частности, в литейном производстве для определения скоростей охлаждения различных зон слитка при кристаллизации или закалке.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для измерения температуры и разности температур дистанционным беспроводным способом. Преобразователь содержит генератор, источник питания и чувствительный элемент. Источник питания является чувствительным элементом и содержит термобатарею, соединенную с первым входом преобразователя напряжения, первый выход которого со стабилизированным напряжением подключен к высокочастотному генератору. Второй выход с напряжением, изменяющимся пропорционально величине температурных изменений, - к первому входу низкочастотного генератора, причем низкочастотный генератор является модулятором для высокочастотного генератора, выход которого соединен с антенной. Источник питания дополнительно содержит также дифференциальную термопару, подключенную ко второму входу преобразователя напряжения, третий выход которого связан со вторым входом низкочастотного генератора. Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства путем дистанционного беспроводного измерения одновременно температуры и разности температур контролируемого объекта. 1 ил.

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры объекта. Термоэлектрический преобразователь содержит защитный чехол (1), термометрическую вставку, направляющую трубку (2) для временного размещения в ней контрольного средства измерения температуры и клеммную колодку. Термометрическая вставка состоит из двух идентичных по конструкции рабочих термопар (3), расположенных симметрично оси направляющей трубки (2) с совмещением их торцов с торцом защитного чехла (1). Холодные концы однородных термоэлектродов рабочих термопар (3) электрически соединены. В направляющей трубке (2) размещен выемной теплофизический макет (4) эталонной термопары. Предложенный способ включает периодическое размещение контрольного средства измерения температуры в направляющей трубке (2), сличение его показаний с показаниями термометрирующей вставки и извлечение контрольного средства измерения температуры из направляющей трубки (2). Измерение температуры в направляющей трубке (2) выполняют эталонной термопарой. Из направляющей трубки (2) извлекают теплофизический макет (4) эталонной термопары и устанавливают в нее эталонную термопару до совмещения ее торца с торцом защитного чехла (1). После завершения процедуры сличения эталонную термопару извлекают из направляющей трубки (2) и размещают в ней теплофизический макет (4) эталонной термопары. Технический результат - повышение точности термометрирования. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения температуры при правке абразивных кругов инструментами из сверхтвердых материалов с помощью искусственной термопары, установленной на торцевой поверхности кристалла. Способ предполагает осциллографирование выходных сигналов термопары. По ним устанавливают значения температуры, которые затем аппроксимируют функцией, впоследствии экстраполируемой до зоны резания. При этом фиксируют значения температуры, которые соответствуют периоду приработки однокристальных инструментов, оснащенных кристаллами из сверхтвердых материалов, имеющими различную длину. Технический результат - повышение точности и достоверности определения контактной температуры. 1 ил. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для исследования взаимодействия судна или его модели с водной средой, стратифицированной по глубине слоями разной температуры. Заявлено устройство определения параметров поля температуры в объеме водной среды, возмущенной движением корпуса судна или модели, содержащее коммутатор, дифференциальный усилитель, систему термопар, образованную на общем термоэлектроде, горячие спаи которых соединены через коммутатор с первым входом дифференциального усилителя, а холодные спаи соединены со вторым входом дифференциального усилителя. Также в устройство введен электроизолированный от воды стержень, выполненный из материала с высокой теплопроводностью, например меди, установленный в непосредственной близости от горячих спаев термопар и соединенный с общим холодным спаем термопар, находящимся с ним в тепловом контакте. Технический результат - повышение точности термопрофилирования за счет обеспечения прямого измерения разности температур между прослойками водной среды относительно среднего значения температуры на участке измерения, определяемой по температуре электроизолированного от воды протяженного стержня, выполненного из материала с высокой теплопроводностью и установленного в непосредственной близости от горячих спаев термопар. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к термометрии, а именно к полевому определению температуры грунтов, где требуется получить конкретные данные о температуре мерзлых, промерзающих и протаивающих грунтов. Техническим результатом является повышение точности измерений, устранение конвекции воздуха в термометрической скважине при производстве измерений. Способ измерения температуры грунта с помощью измерительной гирлянды, опускаемой в термометрическую скважину. При этом обсадная труба термометрической скважины представляет собой трубу, изготовленную из материала с относительно низким коэффициентом теплопроводности (например, полипропилен), с частями из материала с относительно высоким коэффициентом теплопроводности (например, втулки из стали), а измерительная гирлянда представляет собой трубу, имеющую наружный диаметр, равный внутреннему диаметру обсадной трубы, и аналогичную по конструкции, у которой к металлическим частям прикреплены термопары для измерения температуры. 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения температуры движущихся газовых сред на выходе из реакторов и теплообменных аппаратов с различной структурой теплообменных поверхностей. Предложен сетчатый комбинированный термоприемник, содержащий преобразователь температуры в виде сетки из нитей со специальным покрытием, а также тепловизионную камеру, имеющую в своем составе монитор. Преобразователь температуры содержит, по крайней мере, одну термопару, представляющую собой вплетенный в ячейку сетки нитевидный элемент, диаметр и цилиндрический спай которого совпадает с диаметром нитей сетки. Расстояние между нитями сетки составляет 50-1000 мкм, а толщина нитей сетки составляет 2-100 мкм. В качестве специального покрытия нитей сетки и термопары используется зечернение. Степень черноты поверхности нитей сетки и термопары ε составляет порядка 1. Для осуществления способа измерения температурного поля газового потока в каналах в качестве преобразователя температуры используют сетку из нитей со специальным покрытием, которую размещают перпендикулярно потоку измеряемой среды. Температуру определяют по температурному полю сетки, формируемому при прогреве или охлаждении нитей сетки. Преобразователь температуры размещают непосредственно на выходном срезе канала, или внутри канала, или перед каналом. Технический результат - повышение разрешающей способности и точности измерения температурного поля газового потока в каналах. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технике приборостроения и может быть использовано для визуального контроля, поверки, достоверности и исправности электроцепей термоэлектрического преобразователя. Согласно предложенному решению в излучаемый объект, преимущественно термометр световой профильный и входящие в его состав указатель температуры выходящих газов двигателя воздушного судна и колодку переходную компенсирующую, расположенные в газогенераторном контуре двигателя воздушного судна, устанавливают упомянутый термочувствительный элемент, выполненный в виде упомянутых термопар, и определяют при нагревании термопар ключевые точки значений температур. Затем отсоединяют термопары от колодки переходной и на их место посредством клемм соединительного кабеля подсоединяют второй чувствительный элемент, в качестве которого используют прибор имитатор температуры выходных газов двигателя, выполненный в виде пластикового корпуса с размещенными на нем переключателем температуры, эквивалентной ЭДС упомянутой термопары, выключателем питания и светодиодным индикатором наличия питания и включающий в себя батарейный отсек с четырьмя элементами питания суммарным напряжением 6 вольт, печатную плату с радиоэлементами схемы источников напряжения, имитирующих ЭДС термопары. Осуществляют упомянутую операцию, заключающуюся в периодическом сличении показаний температуры и напряжения, а в случае расхождения показаний от упомянутого указателя температуры выходящих газов с показаниями, снятыми с бортовой автоматизированной системы контроля, локализируют причину расхождения показаний и устраняют неисправности электроцепей термометра светового профильного и входящих в его состав вышеупомянутых указателя температуры выходящих газов двигателя воздушного судна и колодки переходной компенсирующей без запуска двигателя воздушного судна. Технический результат - улучшение характеристик точности и качества поверки и контроля электроцепей термоэлектрического преобразователя. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении температуры газообразных, жидких и твердых сред. Предложен датчик температуры, включающий в себя чувствительный элемент, выполненный в виде кабельного термоэлектрического преобразователя, и защитный чехол, состоящий из отрезка трубы и пробки. Отличительной особенностью предлагаемого датчика является то, что пробка имеет длину, равную или превышающую свой диаметр, и глухое отверстие, предназначенное для размещения части чувствительного элемента со стороны рабочего спая, при этом торец пробки выступает за трубу на величину выступа К, находящуюся в диапазоне 0,5А ≤ К ≤ 2,0А, где А - диаметр чувствительного элемента. Технический результат - снижение тепловой инерции при сохранении блочно-модульного типа исполнения, что позволяет сохранить все достоинства, присущие ему. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к производству графитированных конструкционных материалов, а конкретно к операции графитации. Прелагаемый новый способ определения температуры керна печи графитации отличается тем, что измеряют температуру в теплоизоляционном слое по нормали к поверхности керна в нескольких, но не менее чем в трех, точках одновременно, причем в той части слоя, температура которой не превышает 1500°C. На их основе определяют аналитическую зависимость распределения температуры на участке измерения температур, и полученную аналитическую зависимость распространяют на всю толщину теплоизоляционного слоя. В качестве аналитической зависимости принимают квадратный трехчлен вида t=ax2+bx+c. Коэффициенты a, b, c в этой зависимости определяют по одновременно измеренным температурам t(x) в нескольких точках xi в теплоизоляционном слое по нормали к поверхности керна. При этом длина участка нормали к боковой поверхности керна, на котором проводятся измерения температуры, должна быть не менее 0,2 от толщины слоя теплоизоляции. Технический результат - упрощение процесса определения температуры керна печи графитации, а также повышение точности определения температуры керна печи графитации. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области контактных измерений температуры высокотемпературных газов, в частности к средствам измерения температуры газа и распределения ее значений в полостях высокотемпературных элементов газотурбинных двигателей, и может быть применено для экспериментальных исследований рабочего процесса силовых установок при проведении аэродинамических испытаний. Устройство для определения температуры газа в полых высокотемпературных элементах газотурбинных двигателей содержит размещенные в высокотемпературном элементе корпус с цилиндрической державкой, установленные в державке основную и по меньшей мере одну компенсационную термопары, подключенные через блоки регистрации к электронному сумматору, причем термоспаи основной и компенсационной термопар выполнены одинаковыми по размерам и теплоизолированы между собой. Согласно изобретению устройство снабжено источником постоянного излучения, выполненным с возможностью размещения его в полости высокотемпературного элемента и перемещения относительно корпуса устройства, который установлен в высокотемпературном элементе с возможностью возвратно-поступательного перемещения, державка установлена в корпусе с возможностью поворота вокруг своей оси и снабжена приводом, а поверхностный слой термоспая компенсационной термопары выполнен из материала, коэффициент поглощения которого отличается по значению от коэффициента поглощения материала поверхностного слоя термоспая основной термопары. Технический результат - исключение искажений показаний термопар, связанных с лучистым теплообменом их термоспаев. 3 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2015-09-10 2015-09-10T09:55:37
Наверх